Обнаружена возможная сигнатура аннигиляции темной материи

Мы живем в эпоху великих астрофизических открытий. Прорывные открытия — экзопланеты, гравитационные волны сливающихся черных дыр, расширение Вселенной — появляются каждую неделю или даже чаще. Но нет открытия, которого ждали бы больше, которое могло бы сравниться с другим по глубине и загадочности, чем разоблачение преобладающего большинства материи, которую нельзя увидеть в нашем мире напрямую. Эта материя темная, и ее природа неизвестна.

По последним данным спутника Планка, по меньшей мере 4,9% Вселенной состоит из обычной материи (то есть из материи, которая состоит из атомов или их составляющих). Остальное приходится на темную материю, которую мы можем определить лишь по ее гравитационному влиянию на звезды и другую обычную материю. Темная энергия — отдельный компонент.

Понимание этого вездесущего, но загадочного вещества — главная цель современной астрофизики. Некоторые астрономы полагают, что темная материя может разделять еще одно свойство, помимо гравитационного, с обычной материей: она может быть двух видов, материя и антиматерия, которые аннигилируют и испускают высокоэнергетическое излучение при контакте. Ведущим кандидатом частиц в этой категории являются слабо взаимодействующие массивные частицы, или вимпы (WIMP). Если темная материя аннигилирует, диапазон вариантов теоретического характера темной материи будет значительно сужен.

Астроном CfA Дуг Финкбейнер и его коллеги утверждают, что выявили именно такую сигнатуру аннигиляции темной материи. Они изучали пространственное распределение гамма-излучения в Млечном Пути, в частности гамма-лучевые выбросы в области галактического центра. Эта область относительно недалека от нас и обладает высокой плотностью материи (и темной материи, конечно). Если произойдет аннигиляция темной материи, эта область должна подсветиться в гамма-лучах. И действительно, была обнаружена мощная гамма-лучевая сигнатура из этой области, которая растянулась на сотни световых лет. Могут быть и другие объяснения: например, гамма-лучи были порождены крупной популяцией быстро вращающихся пульсаров, ядерных останков сверхновых.

Ученые пересмотрели ранее опубликованные гамма-лучевые наблюдения, тщательно проанализировали данные с использованием нового метода сжатия данных, чтобы выявить точное расположение вспышки, и сделали это для каждого наблюдаемого энергетического режима гамма-всплеска. Для пульсаров характерно особое пространственное распределение: они располагаются в местах, где водятся звезды, преимущественно в галактической плоскости. Ученым удалось показать с высокой долей статистической значимости, что распределение гамма-лучевых всплесков хорошо соответствует предсказаниям простых моделей аннигилирующей темной материи, но меньше подходит под объяснение с пульсарами. Если их результат подтвердится, это станет мощным прорывом в понимании природы темной материи, доминирующей составляющей космоса.